چین برتری کوانتومی را به دست می‌گیرد

شکل۱. برتری کامپیوتر کوانتومی چینیمنتشر شده در zmescience به تاریخ ۶ ژوئن ۲۰۲۱لینک منبع: China takes quantum supremacy leadمحققان در چین قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی در جهان را نشان داده‌اند، یک ماشین ۵۶ کیوبیت که می‌تواند ترتیب عملیات‌ها را سریع‌تر از کامپیوتر کوانتومی گوگل -نزدیک‌ترین رقیب آن- انجام دهد. کامپیوتر کوانتومی چینی یک محاسبه پیچیده را کمی بیش از یک ساعت به پایان رساند، کاری که انجام آن با یک ابرکامپیوتر کلاسیک ۸ سال زمان می‌برد.برتری کوانتومی چینوظیفه انجام‌شده توسط کامپیوتر کوانتومی جدید زوچونگ‌زی، نمایش دیگری از «برتری کوانتومی» است. عبارت برآورد افسانه‌ای عبور از آستانه را توصیف می‌کند که در آن کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند کارهایی را انجام دهند که کامپیوترهای معمولی نمی‌توانند در یک بازه زمانی معقول انجام دهند.کامپیوترهای کوانتومی از سوابق ریاضی جهان کوانتومی برای عملکرد بسیار بهتر نسبت به کامپیوترهای کلاسیک استفاده می‌کنند.کامپیوترهای دیجیتال نیازمند این هستند که داده‌ها به صورت ارقام دودویی (بیت‌ها) کدگذاری شوند، که هر کدام از آن‌ها همیشه در یکی از دو حالت قطعی (۰ یا ۱) قرار دارند، در حالی که کامپیوترهای کوانتومی از کیوبیت استفاده می‌کنند، که به عنوان بیت‌های کوانتومی نیز شناخته می‌شوند، که می‌توانند به طور همزمان در چندین حالت وجود داشته باشند.در سال ۲۰۱۹، پردازنده کوانتومی ۵۴ کیوبیت گوگل، معروف به سیکامور، اولین پردازنده‌ای بود که به برتری کوانتومی دست یافت. اما شهرت آن به زودی با جیوژانگ، یک مدار نوری پردازنده کوانتومی ۵۳ کیوبیت که توسط محققان در دانشگاه علم و فن‌آوری چین در هافی توسعه یافت، تحت‌الشعاع قرار گرفت.به جای مواد ابررسانا بر روی یک تراشه، جیوژانگ از مدارهای نوری استفاده می‌کند که محاسبات را با استفاده از فوتون‌ها به جای جریان الکترون‌ها که توسط سیکامور گوگل استفاده می‌شود، انجام می‌دهد. جیوژانگ یک کار پیچیده را در ۲۰۰ ثانیه انجام داد که سریع‌ترین ابرکامپیوتر چینی، TaihuLight، حدود ۲.۵ میلیارد سال طول کشید تا به نتیجه مشابهی برسد.با این حال، جیوژانگ یک تسویه حساب است. این یک دستگاه تخصصی است که نمی‌تواند برای انجام هر کار دیگری برنامه‌ریزی شود. بنابراین از بسیاری جهات، ماشین گوگل علی‌رغم این واقعیت که جیوژانگ در تکمیل کار تخصصی خود بسیار سریع‌تر بود، بسیار عملی‌تر بود.در حال حاضر، محققان در چین یک کامپیوتر کوانتومی ۶۶ کیوبیتی همه‌کاره، معروف به زوچونگ‌ژی را نشان داده‌اند. این ماشین توسط تیمی به رهبری Jian Wei Pan در دانشگاه علم و فن‌آوری چین در شانگهای توسعه یافت و دارای ۱۱ ردیف و ۶ ستون کیوبیت است که یک الگوی شبکه‌ای مستطیلی دو بعدی را تشکیل می‌دهند.زوچونگ‌ژی از ۵۶ کیوبیت خود برای تکمیل یک وظیفه نمونه‌برداری مدار کوانتومی تصادفی استفاده کرد که محققان آن را «نامزد برجسته‌ای برای نشان دادن مزایای محاسباتی کوانتومی» می‌نامند. ایده این است که این کار برای یک کامپیوتر کلاسیک بسیار پیچیده‌تر از آن است که بتواند در یک چارچوب زمانی معقول حل شود و در حدود ۱۰۰ برابر چالش برانگیزتر از آن است که توسط سیکامور حل شود -اما زوچونگ‌ژی برای آن آماده بود.زوچونگ‌ژی نمونه‌گیری را در ۱.۲ ساعت با فقط ۵۶ کیوبیت به پایان رساند. این نشان می‌دهد که لبه دو کیوبیت بر روی سیکامور بسیار مهم است. هر کیوبیت اضافی، پردازنده کوانتومی را به صورت نمایی قدرتمندتر می‌کند، به همین دلیل است که همه این پیشرفت‌ها بسیار بزرگ هستند.ما برآورد می‌کنیم که سربار محاسباتی کلاسیک برای شبیه‌سازی زوچونگ‌ژی ۲-۳ مرتبه بیشتر از کاری است که در پردازنده سیکامور ۵۳ کیوبیت گوگل اجرا شده‌است. محققان چینی در سرور پیش چاپ ArXiv نوشتند: بنابراین، آزمایش ما به روشنی یک کار محاسباتی را ایجاد می‌کند که می‌تواند توسط یک کامپیوتر کوانتومی در ۱.۲ ساعت تکمیل شود اما حداقل زمان غیرمنطقی برای هر ابرکامپیوتر را می‌گیرد.این متن با استفاده از ربات مترجم مقاله علوم کامپیوتر و کوانتوم ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.